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Java集合框架——Set接口

第三阶段 JAVA常见对象的学习

集合框架——Set接口

Java集合框架——Set接口

Set可以理解为行为不同的Collection

(一) 概述及功能

(1) 概述

Collection

  • List —— 有序(存储顺序和取出顺序一致),可重复
  • Set

    —— 无序(存储顺序和取出顺序不一致),唯一

    我们首先要清楚有序无序,到底是什么意思?

    集合所说的序,是指元素存入集合的顺序,当元素存储顺序和取出顺序一致时就是有序,否则就是无序。

    我们一般说的无序是指HashSet,它既不能保证存储和取出顺序一致,更不能保证自然顺序(a-z),而TreeSet 是可以实现自然顺序的。(HashSet的有无序问题可是个大问题,下一篇专篇讲解)

(2) 功能

A:基本功能:(继承而来)

//添加功能
boolean add(E e):如果指定的元素不存在,则将其指定的元素添加(可选操作) 
boolean addAll(Collection<? extends E> c):将指定集合中的所有元素添加到此集合

//删除功能
void clear():移除集合中的所有元素
boolean remove(Object o):从集合中移除指定的元素
boolean removeAll(Collection<?> c):从集合中移除一个指定的集合元素(有一个就返回true)

//长度功能
int size();

//判断功能
boolean isEmpty():判断集合是否为空
boolean contains(Object o):判断集合中是否包含指定元素
boolean containsAll(Collection<?> c):判断集合中是否包含指定的一个集合中的元素
boolean retainAll(Collection<?> c):仅保留该集合中包含在指定集合中的元素

//获取Set集合的迭代器:
Iterator<E> iterator();

//把集合转换成数组
Object[] toArray():返回一个包含此集合中所有元素的数组
<T> T[] toArray(T[] a):同上,返回的数组的运行时类型是指定数组的运行时类型

B:特有功能:

//判断元素是否重复,为子类提高重写方法
boolean equals(Object o):将指定的对象与此集合进行比较以实现相等
int hashCode();:返回此集合的哈希码值

Set集合中的方法用法并不难,可以参照前面Collection、List集合的讲解,对照学习,我们重点讲解Set中一些重要的特点。

(二) HashSet

一句话记住它:一种没有重复元素的无序集合

我们先说说无序是怎么回事,HashSet 它不保证 set 的迭代顺序,特别是它不保证该顺序恒久不变,也就是说它的存储顺序和取出顺序不一致,虽然说它无序,但是,作为集合来说,它肯定有它自己的存储顺序,而你的顺序恰好和它的存储顺序一致,这代表不了有序。下一篇专篇讲解这一问题!

无序问题由于篇幅较长,我们先放到另一边

我们先来思考一下,HashSet是如何保证不重复的呢?

通过查看HashSet中add方法的源码

// HashSet 源码节选-JKD8
public boolean add(E e) {
    return map.put(e, PRESENT)==null;
}

我们可以看到HashSet中add方法所调用的是HashMap中的put方法,我们定位过去

由于解释篇幅较长,直接给出结论,具体源码解释在HashMap源码分析中具体讲解

这个方法底层主要依赖 两个方法:hashCode()和equals()。

  • 步骤:
  • HashSet方法调用add方法时,调用hashCode(),得到一个哈希值,判断哈希值是否相同。
  • 相同:执行equals()方法

    ​ 返回true:说明元素重复,就不添加

    ​ 返回false:说明元素不重复,就添加到集合

  • 不同:就直接把元素添加到集合

现在大家可能想问一句,只使用hashCode()来判断是否重复可以吗?答案是否定的

我们给出这样一句话:

对象相等则hashCode一定相等,hashCode相等对象未必相等,只有equals返回true,hashCode才相等

  • 如果类没有重写这两个方法,默认使用的Object()。一般来说不会相同。
  • 而String类重写了hashCode()和equals()方法,所以,它就可以把内容相同的字符串去掉。只留下一个。
  • 对于String 类型来说,不用重写 hashCode()方法和equals()方法都可以保证元素的唯一性,但是如果不是Stirng,而是其它自定义的对象就要重写这两个方法才能保证元素的唯一性。

(三) TreeSet

概述:

TreeSet:底层是二叉树结构(红黑树是一种自平衡的二叉树)

Java集合框架——Set接口

如何存储

那么这一种结构又是如何存储元素的呢?(我们将上图中圆圈称为节点)

  • 第一个元素存储的时候,直接作为根节点存储
  • 第二个元素开始,每个元素从根节点开始比较

    • 若大 则作为右孩子
    • 若小 则作为左孩子
    • 相等 则不作处理

我们来举一个例子看看:

import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;

public class TreeSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();
        ts.add(20);
        ts.add(18);
        ts.add(23);
        ts.add(22);
        ts.add(17);
        ts.add(24);
        ts.add(19);
        ts.add(18);
        ts.add(24);

        for (Integer i : ts) {
            System.out.print(i + " ");
        }
    }
}

//运行结果
17 18 19 20 22 23 24

我们使用图片来解释一下上面的代码

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我们将第一个数字20 作为根节点存放,第二个数字18比20小所以放在左边 23大放在右边

例如22这个数字是如何放到如图的位置呢?

首先22先和20比较是大的所以放到右边,接着继续和23进行比较是小的,所以放到23的左边,接下来同理

我们看到运行结果,很神奇的是按照顺序输出的,这也正符合了我们一开始给出的结论:TreeSet 是可以实现自然顺序的

如何取出

那么TreeSet中元素是如何取出来的呢?

从根节点开始,按照左,中,右的原则依次取出元素即可

分析:我们的根节点是20,所以先看左边也就是18,但是下面还有子节点,我们继续看左边所以第一个数字就是17,然后再看中和右也就是18和19,这时候根节点的左边也就全部看完了,所以接着就是中间的根节点20,右边同理。

如何存储自定义对象

我们设定一种场景,存储学生类中的学生对象,并且按照年龄从小到大排序(自然排序)

当满足所有成员变量的值都相同的时候即为同一个元素

注意:如果一个类的元素要想能够进行自然排序,就必须实现自然排序接口(关键)

public class Student implements Comparable<Student> {
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '/'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    @Override
    public int compareTo(Student s) {
        //按照年龄排序
        //年龄相同的时候,去看姓名是否也相同
        //String 默认实现了Comparavle接口,所以可以直接使用字符串的compareTo方法
        int num = this.age - s.age;
        int num2 = num == 0 ? this.name.compareTo(s.name) : num;
        return num2;
    }
}
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;

public class StudentDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Student> ts = new TreeSet<Student>();
        Student s1 = new Student("张三",27);
        Student s2 = new Student("李四",16);
        Student s3 = new Student("王五",40);
        Student s4 = new Student("马六",40);
        Student s5 = new Student("马六",40);

        ts.add(s1);
        ts.add(s2);
        ts.add(s3);
        ts.add(s4);
        ts.add(s5);

        for (Student s : ts){
            System.out.println(s);
        }

    }
}

//运行结果
Student{name='李四', age=16}
Student{name='张三', age=27}
Student{name='王五', age=40}
Student{name='马六', age=40}

我们可以专门定义了一个类MyComparator,其实也可以省略这一个类,直接在TreeSetDemo测试类中定义一个匿名内部类

package cn.bwh_04_TreeSet;

import java.util.Comparator;
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;

public class StudentDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Student2> ts = new TreeSet<Student2>(new Comparator<Student2>() {
            @Override
            public int compare(Student2 s1, Student2 s2) {
                //姓名长度
                int num = s1.getName().length() - s2.getName().length();
                //姓名内容
                int num2 = num == 0 ? s1.getName().compareTo(s2.getName()) : num;
                //年龄
                int num3 = num2 == 0 ? s1.getAge() - s2.getAge() : num2;
                return num3;
            }
        });
        Student2 s1 = new Student2("张三", 27);
        Student2 s2 = new Student2("李四", 16);
        Student2 s3 = new Student2("王五", 40);
        Student2 s4 = new Student2("马六", 40);
        Student2 s5 = new Student2("马六", 40);

        ts.add(s1);
        ts.add(s2);
        ts.add(s3);
        ts.add(s4);
        ts.add(s5);

        for (Student2 s : ts) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

Collection 集合总结

Java集合框架——Set接口

Collection集合应用时的选择

是否唯一

  • 唯一:Set

    • 需要排序:TreeSet
    • 不需要排序:HashSet
    • 如果你知道是Set,但是不知道是哪个Set,就用HashSet。
  • 不唯一:List

    • 需要安全:Vector
    • 不需要安全:ArrayList或者LinkedList
    • 查询多:ArrayList
    • 增删多:LinkedList

如果三原则

如果你知道是List,但是不知道是哪个List,就用ArrayList。

如果你知道是Collection集合,但是不知道使用谁,就用ArrayList。

如果你知道用集合,就用ArrayList。

在集合中常见的数据结构

ArrayXxx:底层数据结构是数组,查询快,增删慢

LinkedXxx:底层数据结构是链表,查询慢,增删快

HashXxx:底层数据结构是哈希表。依赖两个方法:hashCode()和equals()

TreeXxx:底层数据结构是二叉树。两种方式排序:自然排序和比较器排序

结尾:

如果内容中有什么不足,或者错误的地方,欢迎大家给我留言提出意见, 蟹蟹大家 !^_^

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原文  https://segmentfault.com/a/1190000019683924
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